DE2704696A1 - Temperaturgesteuerte betaetigungsvorrichtung, insbesondere fuer geblaese - Google Patents

Description

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TER MEER - MÜLLER - STEiNiVIEISTER

D-8000 Vünchen 22 D-/TCOO ?'e'efe!d ?7n/

TrJttstraße 4 ^ S'ekorwaü 7

St/Hb

*· Feb. 1977

Quinton Hazell (Holdings) Limited CoIwyn Bay, Clwyd, Wales, Großbritannien

Teinperaturgesteuerte Betätigungsvorrichtung, insbesondere für Gebläse

Die Erfindung betrifft eine temperaturgesteuerte Betätigungsvorrichtung, insbesondere eine Betätigungsvorrichtung für Gebläse zur Einstellung der Flügelsteigung von Gebläseflügeln, die auf einer Nabe montiert sind. 5

Derartige Betätigungsvorrichtungen, bei denen sich die Plügelsteigung der Gebläseflügel entsprechend einer Änderung der Temperatur ändert, sind bekannt. Insbesondere sind derartige Gebläse im Zusammenhang mit Kraftfahrzeugen zua Anziehen von Luft durch einen Kühler des Fahrzeugs verwendet worden.

Ein derartiges Gebläse ist in der GB-PS 1 127 604 beschrieben. Gemäß dieser Patentschrift ändert eine schraubenförmige Bimetall-Wicklung die Flügelsteigung

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der Gebläseflügel bei Änderungen der Temperatur. Ein Nachteil einer derartigen Lösung liegt jedoch darin, daß die schraubenförmige Wicklung einen erheblichen Raumbedarf in der Mitte der Nabe aufweist und Schwierigkeiten bereitet, das Gebläserad an einer herkömmlichen Gebläse-Riemenscheibe oder einer anderen Halterung in dem Kraftfahrzeug anzubringen. Außerdem ändert sich die Flügelsteigung der Gebläseflügel auch mit der Maschinendrehzahl, und sie nimmt ab, wenn die Drehzahl erhöht wird. Dies ist jedoch häufig unerwünscht, da es vielfach notwendig ist, die volle Flügelsteigung bei hohen Drehzahlen aufrechtzuerhalten, wenn beispielsweise eine längere Steigung in niedrigem Gang überwunden werden soll. Weiterhin ist der spiral- oder schraubenförmige Bimetallstreifen sehr hohen Zentrifugalkräften ausgesetzt, die zu einer Zerstörung des Streifens und damit zu einer Störung der Funktion und des dynamischen Ausgleichs des Gebläses führen können.

Andere Gebläse, wie sie in der GB-PS 1 019 749 und der DT-PS 960 576 beschrieben sind, weisen ebenfalls temperaturempfindliche Betätigungsvorrichtungen in ihren Naben auf. Die in diesen Patentschriften beschriebenen Gebläse sind wiederum nur mit Schwierigkeiten an vorhandenen Gebläsehalterungen an einem Motorfahrzeug zu befestigen, da der den temperaturempfindlichen Vorrichtungen zugeordnete Mechanismus wiederum im wesentlichen in der Mitte der Gebläsenabe liegt. Das Gebläse der GB-PS 1 127 749 hat wiederum denselben Nachteil wie das Gebläse der GB-PS 1 127 604, daß sich die Flügelsteigung verringert, wenn die Maschinendrehzahl zunimmt.

Weiterhin sind verschiedene Gebläse vorgeschlagen worden, deren Betätigungsvorrichtungen die Temperatur der Maschine direkt und nicht die Temperatur der durch den Kühler der Maschine angesaugten Luft abtasten. Einige

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dieser Gebläse sind elektrisch gesteuert und werden ein- oder ausgeschaltet entsprechend einem Temperatur-Abtastorgan, das direkt auf die Kühlmitteltemperatur zwischen dem Kühler und der Maschine anspricht. Obgleich ein derartiges Gebläse nicht unmittelbar Leistung von der Maschine aufnimmt, ist es teuer, und die Energieersparnis und die verringerte Verschleißanfälligkeit, die sich durch die Verwendung eines elektrisch betätigbaren Gebläses ergeben, werden im wesentlichen wieder ausgeglichen durch die ursprünglichen Herstellungskosten des Gebläses und die Kosten für die Montage. Die US-PS 2 284 938 beschreibt ein nicht-elektrisches Gebläse, das die Temperatur des Maschinen-Kühlmittels ebenfalls direkt anstelle der Temperatur der durch den Kühler angesaugten Luft abtastet. Das Gebläse ist jedoch außerordentlich kompliziert und kaum an den bisher üblichen Halterungen in einem Kraftfahrzeug zu montieren. Außerdem ist es aufgrund der großen Anzahl von Bauteilen außerordentlich schwierig, das Gebläse dynamisch auszugleichen oder auszuwuchten. Obgleich es zunächst zweckmäßig erscheint, die Maschinentemperatur direkt anstelle der Temperatur der durch den Kühler angesaugten Luft abzutasten, haben diese Systeme Nachteile, die nicht immer berücksichtigt werden. Wenn das öffnen der Kühlerblokkierung (Thermostat) aufgrund von Frosttemperaturen ungewiß ist, erhöht sich die Maschinentemperatur, so daß die Gebläseflügel eines direkt temperatürgesteuerten Gebläses mehr Luft durch den Kühler hindurchziehen. Das Hindurchziehen von kalter Luft durch einen eingefrorenen Kühler ist jedoch äußerst unerwünscht. Wenn die temperaturempfindliche Einrichtung des Gebläses nur auf die Temperatur der durch den Kühler hindurchgezogenen Luft anspricht, kann dieser Nachteil nicht eintreten. Da es außerdem nur innerhalb der Kapazität eines Gebläses liegt, die durch den Kühler hindurchgezogene Luftmenge zu erhöhen oder zu verringern, ist es zweckmäßig,

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daß ein Gebläse mit veränderlicher Flügelsteigung entsprechend einer Information arbeitet, die einem Bereich entnommen ist, den das Gebläse direkt beeinflußt, nämlich den Bereich des Kühlers.
5

Es sei darauf hingewiesen, daß die Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung nur beispielshalber unter Bezugnahme auf ein Gebläse mit veränderlicher Flügelsteigung erfolgt.

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Aufgabe der Erfindung ist es, eine temperaturgesteuerte Betätigungsvorrichtung als solche zu schaffen, die beispielsweise für ein Gebläse mit unterschiedlicher Flügelsteigung der auf einer Nabe angebrachten Flügel geeignet ist.

Die Erfindung ergibt sich im einzelnen aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs.

Entsprechend einem Merkmal der Erfindung umfaßt eine temperaturgesteuerte Betätigungsvorrichtung ein langgestrecktes, schraubenförmiges Bauteil oder eine Schraube und eine Schraubenhalterung, die eine Radialkraft auf die Schraube entsprechend einer relativen thermischen Ausdehnung oder Zusammenziehung zwischen der Schraube und der Schraubenhalterung ausübt, so daß angrenzende Windungen der Schraube relativ zueinander um die Achse der Schraube herum entsprechend den Temperaturänderungen bewegt werden und die Schraube die Position eines beweglichen Teiles ändert, das in der Praxis auf oder in der Nähe der Schraubenhalterung montiert sein kann.

Die Schraubenhalterung ist vorzugsweise so angeordnet, daß sie radiale thermische Ausdehnungen oder Zusammen-Ziehungen der Schraube einschränkt, jedoch ermöglicht, daß angrenzende Windungen der Schraube relativ zueinander um die Achse der Schraube herum bewegt werden

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Bei Verwendung im Zusammenhang mit einem temperaturgesteuerten Gebläse, das eine Nabe mit im Umfang verteilten Flugein mit veränderlicher Flügelsteigung umfaßt, ist das längliche Bauteil oder die Schraube innerhalb der Nabe angeordnet, und die Schraubenhalterung übt eine Radialkraft auf die Schraube als Ergebnis einer relativen thermischen Ausdehnung oder Zusammenziehung zwischen der Schraube und der Schraubenhalterung aus, so daß angrenzende Windungen der Schraube in bezug aufeinander um die Achse der Schraube herum entsprechend Tessperaturänderungen bewegt und die Flügel Steigung der Flügel geändert wird,

Im Falle eines Gebläses kann die Schraubenhalterung auch so ausgebildet sein, daß sie radiale thermische Ausdehnungen und Zusammenziehungen der Schraube unterdrückt, jedoch eine Ausdehnung oder Zusammenziehung der Schraube derart gestattet, daß angrenzende Windungen der Schraube in bezug aufeinander um die Achse der Schraube herum bewegt werden.

Das langgestreckte Bauteil hat vorzugsweise die allgemeine Form einer zylindrischen Schraubenwicklung.

Es wird %?©rzugsweise durch eine zylindrische Oberflache der Schraubenhalterung abgestützt. Die Schraubenhalterung kann innerhalb der Habe beweglich und mit den Flügeln verbunden sein, und das schraubenförmige Bauteil kann verbunden sein oder anschlagen gegen die Nabe und die Schraubenhalterung in entfernten Positionen entlang seiner Länge, so daß die Ausdehnung oder Zusammenziehung des schraubenförmigen Bauteils dazu führt, daß die Schraubenhalterung relativ zu der Nabe bewegt wird und die Flügelsteigung der Flügel ändert. Vorzugsweise ist die Schraubenhalterung relativ zu der Nabe gegen wenigstens eine Feder beweglich, die zwischen der Habe

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und der Schraubenhalterung wirkt. Die oder jede Feder kann eine Schraubenfeder sein, die um die Drehachse der Nabe herum gekrümmt ist.

Dje Nabe kann aus zwei Teilen bestehen, deren eines einen zylindrischen äußeren Nabenbereich und deren anderes einen zylindrischen inneren Nabenbereich bildet, wobei das langgestreckte schraubenförmige Bauteil in einem ringförmigen Zwischenraum zwischen dem äußeren und dem inneren Nabenbereich gehalten wird. Vorzugsweise ist der äußere Ntbenbereich mit einer Anzahl von im gleichen Abstand liegenden, die Flügel aufnehmenden Aussparungen um den Umfang herum versehen, die eine entsprechende Anzahl von die Flügel haltenden VorSprüngen auf den inneren Nabenbereich festlegen, so daß kreisförmige öffnungen gebildet werden, in denen die Flügel drehbar abgestützt sind. Damit die Nabe an bereits bestehenden Gebläsehalterungen eines Kraftfahrzeugs befestigt werden kann, ist sie vorzugsweise ringförmig und mit Befestigungseinrichtungen um ihren inneren Umfang herum versehen, mit denen an der Nabe eine Adayterplatte befestigt werden kann, die eine Befestigung der Nabe an einem Antriebsglied des Motorfahrzeugs, wie etwa einer Gebläse-Riemenscheibe gestattet.

5 Wenn das langgestreckte Bauteil so ausgelegt ist, daß es die FlügelSteigung der Gebläseflügel durch thermische Ausdehnung ändert, kann eine Schraube durch eine innere Oberfläche der Schraubenhalterung abgestützt werden. Vorzugsweise besteht ein Spiel für das schraubenförmige langgestreckte Bauteil in der Form eines Zwischenraums zwischen wenigstens zwei nebeneinanderliegenden Windungen. Die Schraubenhalterung kann eine zylindrische äußere Oberfläche aufweisen, und die Nabe kann mit einem zylindrischen Umfang mit einer Anzahl von nach innen gerichteten Vorsprüngen versehen sein, die Lagerungen bilden, die die zylindrische äußere Oberfläche der Schraubenhalterung gleitend abstützen.

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Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer teilweise

aufgebrochen dargestellten Betätigungsvorrichtung in Verbindung mit einem Gebläseflügel;

Fig. 2 ist eine perspektivische Teildarstellung des Gebläses und der Betätigungsvorrichtung der Fig.1.

Eine Nabe 10 umfaßt einen äußeren, aus Metallblech gepreßten oder gezogenen Bereich 11 und einen inneren, geformten oder gegossenen Bereich 12 aus Kunststoff, Die beiden Bereiche 11,12 weisen jeweils ringförmige Flansche 13,14 auf, die miteinander vernietet sind und eine Adapterplatte 15 tragen, die eine Anzahl von Bohringen 16 zur Aufnahme von Schrauben aufweises. Die Bohrungen 16 gestatten ein Befestigen der Habe 1O an einer herkömmlichen, nicht gezeigten Gebläse-Riemenscheibe eines Kraftfahrzeugs ndt Hilfe von Schrauben. Der äußere Bereich 11 ist mit einer Anzahl von in gleichen Abständen liegenden Aussparungen 17 zur Abstützung von Gebläseflügeln 18 versehen, die aus einem geeigneten Kunststofffmaterial bestehen, Die Aussparungen 17 weisen konkave, halbkreisförmige Endbereiche 17a auf. Der innere Bereich 12 ist mit einer entsprechenden Anzahl von Vorsprüngen 19 versehen, die sich in die Aussparungen 17 hinein erstrecken und die nicht gezeigte, konkave, halbkreisförmige Endbereiche aufweisen. Jeder Gebläseflügel weist einen im wesentlichen zylindrischen Fuß 20 auf, der mit einer umlaufenden Nut 21 versehen ist. Jeder Gebläseflügel ist um die Achse seines Fußes 20 in bezug auf die Wabe 10

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drehbar. Zur Verringerung der Reibung zwischen den Flügel-Füßen 20 und dem metallischen äußeren Bereich 11 kann dieser mit einem reibungsverringernden Material wie Polytetrafluoraethylen überzogen sein. Im Querschnitt weist jeder Gebläseflügel 18 eine tragflächenförmig gekrümmte Oberfläche auf, während die andere Oberfläche aus später erläuterten Gründen im wesentlichen flach ist. Der äußere Bereich 11 der Nabe 10 ist mit einer Anzahl von im gleichen Abstand liegenden Vertiefungen 2 3 versehen, die nach innen weisende Lagerflächen 24 bilden. Die Lagerflächen 24 liegen auf der Oberfläche eines gedachten Zylinders, der koaxial zu der Nabenachse verläuft, die mit X bezeichnet ist, und sie dienen zur gleitenden Abstützung des äußeren Umfangs einer zylindrischen, aus Metall bestehenden Schraubenhalterung 25. Die Reibung zwischen den Lagerflächen 24 und dem äußeren Umfang der Schraubenhalterung 25 kann ebenfalls durch einen überzug aus Polytetrafluoraethylen oder anderen geeigneten, reibungsverringernden Materialien reduziert werden. Die Schraubenhalterung 25 weist einen nach innen gerichteten Flansch 26 an einem Ende auf und ist mit einer im wesentlichen ringförmigen Schraubenhalteplatte 27 an ihren gegenüberliegenden Enden versehen. Eine Schraubenwicklung 28, die aus einem Kunststoffstab 22 mit im wesentlichen quadratischem oder rechtwinkligem Querschnitt gewickelt ist, wird durch den inneren Umfang der Schraubenhalterung 25 abgestützt. Der axiale Abstand zwischen dem Flansch 26 und der Schraubenhalteplatte 27 ist größer als die axiale Länge der Schraubenwicklung 28, so daß die Schraubenwicklung ein Arbeitsspiel aufweist. Untersuchungen haben gezeigt,daß ein geeigneter Arbeitsabstand zwischen nebeneinanderliegenden Wicklungen der Schraubenwicklung 28 etwa 0,13 mm beträgt.

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Die Schraubenform führt zur Bildung eines nicht gezeigten keilförmigen Raumes zwischen dem Flansch 26 und einem Bereich der angrenzenden Windung an einem Ende der Scheibenwicklung 28. Ein ähnlicher nicht gezeigter Raum liegt zwischen der Schraubenhalteplatte 27 und einem "Peil der angrenzenden Windung des anderen Endes der Schraubenwicklung 28. Damit ein Knicken des Stabes in dem Bereich dieser Räume verhindert wird, können keilförmige, komplementäre Packungsstücke in diesen Räumen 1Ό untergebracht werden. Der Kunststoff, aus dem der Kunststoffstab 22 besteht, ist vorzugsweise ein Kunststoff, der xmter dem Ha mteisn ahmen DELRIN bekannt ist. Der Stab kann jedoch a^ach aus jedem anderen geeigneten Kunststoffmaterial bestehen, das ausreichend flexibel ist zur zerstörungsfreien Anpassung an eine durch eine Halterung^ wie etwa die Schraubenhalterung 25 vorgegebene Bahn und der einen ausreichend hohen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist« Die Schraubenhalterung 25 weist einen niedrigeren Ausdehmingskoeffizienten auf als der Stab 22 und ist ausreichend fest* um der durch den sich ausdehnenden Stab ausgeübten Belastung zu widerstehen. Anstelle eines im wesentlichen quadratischen oder rechteckigen Querschnitts kann der Stab 22 einen kreisförmigen Querschnitt oder einen anderen geeigneten Querschnitt aufweisen. Ein Ende des Stabes 22 liegt gegen einen Kunststoff-Anschlag 29 an oder in leichtem Abstand von diesem, welcher Anschlag in eine öffnung im inneren Bereich der Nabe 1O einrastet. Das andere Ende des Kunststoffstabes weist einen Vorsprung 30 auf, der sich durch den Flansch 26 der Schraubenhalterung 25 erstreckt.

Eine ringförmige Kammer 32 liegt zwischen der Schraubenhalteplatte 27 und dem inneren Bereich 12 der Nabe IO und nimmt zwei Druckfedern 33 auf. Zwei diametral gegenüberliegende Anschläge 34 sind an dem inneren Bereich 12 der Nabe ausgebildet und bilden jeweils einen

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Anschlagpunkt für ein Ende jeder der Druckfedern 33. Die anderen Enden der Druckfedern erfassen diametral gegenüberliegende VorSprünge 35 der Schraubenhalteplatte 27. Die Druckfedern sind bestrebt, die Schraubenhalterung 25 in Uhrzeigerrichtung in bezug auf die Nabe, in Richtung des Pfeiles A gesehen, zu drehen, so daß jeder Vorsprung 35 normalerweise gegen einen der Anschläge 34 anliegt.

Die Schraubenhalterung 25 trägt eine Anzahl von nach außen weisenden Vorsprüngen 36, die jeweils in einem Schlitz 37 in einem Hebel 38 liegt, der in einem Stück mit dem Fuß 20 jedes Gebläseflügels 18 ausgebildet ist. Eine Drehbewegung der Schraubenhalterung 25 in bezug auf die Nabe 10 ändert die Steigung der Gebläseflügel, während die Druckfedern 33 bestrebt sind, die Gebläseflügel 18 in eine Position mit geringer Flügelsteigung zu drücken, in der das Gebläse lediglich eine zur Abtastung der Temperatur erforderliche Luftmenge durch den Kühler hindurchzieht. Eine geeignete niedrige Flügelsteigung kann im Bereich von 5° gegenüber 0 liegen.

Zum Gebrauch wird das Gebläse gegen eine Gebläse-Riemenscheibe eines Kraftfahrzeugs geschraubt und so angeordnet, daß Luft durch einen Kühler zum Kühlen der Maschine hindurchgezogen wird. Wenn die Maschine kalt ist, nehmen die Gebläseflügel 18 die erwähnte Stellung mit niedriger Flügelsteigung ein. Während sich die Maschine erwärmt, heizt die durch den Kühler hindurchgehende, temperaturabgetastete Luft den Kunststoffstab 22 auf, und dieser beginnt sich auszudehnen. Wenn das erwähnte eine Ende des Kunststoffstabes zunächst einen Abstand von dem Anschlag 29 aufweist, so bewirkt eine Ausdehnung des Stabes, daß das freie Ende des Stabes um den inneren Umfang der Schraubenhalterung herum bewegt und gegen den Anschlag geführt wird. Bei einer fortgesetzten Aus-

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dehnung des Kunststoffstabes 22 wird sodann die Schraubenhalterung 25 um die Nabenachse im Gegenuhrzeigersinn entgegen der Wirkung der Druckfedern 33 gedreht, und die Gebläseflügel 18 bewegen sich aus der Position niedriger Flügelstellung in eine Position, in der ein zusätzlicher Luftstrom eine Kühlwirkung auf den Kühler ausübt. Sofern die Temperatur der Luft weiter steigt, erhöht sich auch die Steigung der Gebläseflügel, so daß noch mehr Luft durch den Kühler hindurchgezogen wird. W

Der sich ausdehnende Kunststoffstab 22 bewegt die Schraubenhalterung 25 über eine beträchtliche Strecke, so daß die Gebläseflügel von der Position niedriger Flügelsteigung zu einer Position einer gewünschten maximalen Flügelsteigung gedreht werden können. Wenn die Temperatur des Wassers in dem Kühler abnimmt, zieht sich der Kunststoffstab 22 zusammen und die Gebläseflügel werden durch die Druckfedern 33 in Richtung der Position niedriger Flügelsteigung gedreht, 2ur Beduzierung der Reibung zwischen dem Kunststoffstab 22 und der inneren Oberfläche der Schraubenhalterung kann diese Oberfläche mit Polytetrafluoraethylen oder einem anderen reibungsreduzierenden Material überzogen sein. Der Zwischenraum zwischen dem erwähnten einen Ende des Kunststoffstabes 22 und dem Anschlag 29 kann so gewählt werden, daß die Gebläseflügel mit einer Drehung aus der Position niedrige r Flügelsteigung bei einer vorgegebenen Temperatur beginnen. Der Zwischenraum kann auf einfache Weise verändert werden durch Verwendung von Anschlagen 29 mit unterschiedlichen Anschlagflächen für den Kunststoffstab» Ein Distanzring 39 aus Kunststoff befindet sich zwischen dem Flansch 26 und dem Flansch 13 des äußeren Nabenbereiches 11. Untersuchungen haben gezeigt, daß bei einem gegebenen Stabmaterial und einem reibungsreduzierenden Überzug auf der Schraubenhalterung 25 eine optimale Länge für den Kunststoffstab 22 be-

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steht, bei der sich eine maximale Wirksamkeit in bezug auf Energieabgabe bei gegebenem Durchmesser der Schraubenhalterung einstellt. Beispielsweise betrug bei einem Innendurchmesser der Schraubenhalterung von 12,7 cm und einer Schraube in der Schraubenhalterung, die 6 Windungen aufwies, die Bewegung 16,5 mm an einem Ende des Kunststoffstabes bei festgelegtem anderen Ende und einer Temperaturerhöhung von 10O⁰C. Eine derartige Bewegung ergab eine Kraft von 765,4 g. Durch Erhöhung der Anzahl der Windungen ergab sich bei diesem Beispiel eine erhöhte Reibung, die die Ausdehnung und die entstehende Kraft verringert. Eine Verkleinerung der Anzahl der Windungen führte zu einer verringerten Bewegung am freien Ende des Kunststoffstabes.

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Anstelle einer Drehbarkeit der Schraubenhalterung 25 in bezug auf die Nabe kann sie fest in thermisch isolierenden Stützen in dem inneren Naben-Bereich 12 angeordnet sein. Ein Ende des Kunststoffstabes 22 schlägt in diesem Falle gegen einen einstellbaren Anschlag an der Nabe an, und das andere Ende erfaßt einen Betätigungsring, der drehbar in oder angrenzend an die Schraubenhalterung angeordnet ist. Der Betätigungsring dreht die Gebläseflügel des Gebläses. Der Anschlag kann mit Hilfe einer geeigneten Schraubeinrichtung auf der Nabe einstellbar sein, so daß eine geeignete Anfangseinstellung des Anschlags ermöglicht wird.

Damit gewährleistet ist, daß die Schraube Temperaturänderungen so schnell wie möglich abtastet, können Lufteinlässe im inneren Bereich 12 und Luftauslässe im äußeren Bereich 11 zwischen den Gebläseflügeln vorgesehen sein. In diesem Falle strömt eine bestimmte, durch den Kühler hindurch angezogene Luftmenge aufgrund der Zentrifugalkraft durch die Schraube hindurch. Gewünschtenfalls können die Lufteinlässe mit Filterelementen zur Verhinderung des Eintretens von Staub versehen sein.

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In der Position niedriger Flügelsteigung würde ein Gebläse mit Gebläseflügeln, die konvexe oder konkave Tragflügelflächen aufweisen, ein unerwünschtes Geräusch während der Drehung des Gebläses erzeugen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß durch Verwendung von GebläseflUgeln mit einer konvexen Oberflächer und einer im wesentlichen flachen Oberfläche das Geräusch auf ein niedrigeres Niveau gedrückt und der Luftstrom verbessert wird. Dieser Vorteil ist insbesondere von Bedeutung im Hinblick auf vorgeschlagene gesetzliche Regelungen zur Verringerung der Geräusche von Kraftfahrzeugen. Außerdem kann die Größe der Gebläseflügel erhöht werden, so daß die Gesamtkühlung verbessert wird, ohne daß das Geräusch in der Stellung niedriger FlügelSteigung nennenswert zunimmt, Dies steht im Gegensatz zu Gebläsen mit festen Gebläseflügeln, bei denen eine Vergrößerung der Gebläseflügel zu einer Erhöhung des Geräusches führen würde.

Bei der Montage des Gebläses können die beiden Bereiche 2Ό ¹¹^t und 12 zunächst miteinander verbunden werden durch eine Anzahl von nicht gezeigten Ktmststoff-Vorsprüngen an dem inneren, aus Kunststoff bestehenden Bereich 12, die sich durch komplementäre öffnungen in dem äußeren Bereich 11 erstrecken und durch ein erwärmtes Werkzeug zur Bildung von nietförmigen Köpfen zusammengedrückt v/erden können. Das Gebläse kann vollständig montiert und als Standardeinheit in dieser Form bereitgehalten werden und bei Bedarf mit einer geeigneten Adapterplatte 15 durch Nieten verbunden werden, so daß das Gebläse für eine bestimmte Anwendung an einer bestimmten Gebläse-Riemenscheibe geeignet ist. Auf diese Weise kann die Grundausführung der Nabe hergestellt werden, ohne daß zahlreiche verschiedene Typen der Nabe für verschiedene Typen von Gebläse-Rienjenscheiben produziert werden müssen.

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Das vollständige Gebläse liegt als geschlossene Einheit vor, und im Gegensatz zu elektrisch angetriebenen Gebläsen sind keinerlei Anschlüsse zu äußeren Temperatursensoren oder zu dem Stromnetz des Kraftfahrzeugs erforderlich. Außerdem kann das Gebläse als selbständig wirkende Einheit als direktes Ersatzteil für ein herkömmliches Gebläse ohne Änderungen der Konstruktion oder der Montagevorgänge verwendet werden. Die konstruktive Einfachheit des Gebläses und die Tatsache der geschlossenen Einheit haben zur Folge, daß jegliche Wartung unnötig ist.

Im Gegensatz zu den oben beschriebenen bekannten Gebläsen gestattet es die zylindrische Form der Schraubenwicklung 28, eine Nabe besonders kompakt herzustellen und die Mitte der Nabe für den Adapter freizulassen, so daß das Gebläse als direktes Ersatzteil für ein herkömmliches Kraftfahrzeuggebläse verwendet werden kann.

Außerdem ist das Gebläse aufgrund der Konstruktion von sich aus ausbalanciert oder ausgewuchtet und ruft keine Probleme bei hohen Drehzahlen des Kühlgebläses hervor. Im Gegensatz zu einigen bekannten Gebläsen ist die Verwendung von komplizierten Mechanismen nicht erforderlieh, und die wenigen beweglichen Teile sind gegenüber dem Einfluß von Zentrifugalkräften aufgrund hoher Drehzahlen des Gebläses abgestützt.

In der Position niedriger Flügelsteigung weist das erfindungsgemäße Gebläse eine verringerte Geräuschbildung, einen verringerten Leistungsbedarf und eine verringerte Verschleiß- und Zerstörungsanfälligkeit auf. Bei niedriger Flügelsteigung haben Untersuchungen gezeigt, daß die Maschine ihre Arbeitstemperatur schneller als mit herkömmlichen Gebläsen erreicht. Da weiterhin die Flügelsteigung der Gebläseflügel nicht mit der

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Drehzahl der Maschine steigt, besteht keine Gefahr, daß die Maschine überhitzt wird. Da der Punkt, bei dem die Steigung erhöht wird, entsprechend den Temperaturanforderungen eingestellt werden kann, ist es möglich, eine Gesamterhöhung der Arbeitstemperatur der Maschine aufrechtzuerhalten, die zu einem verbesserten Maschinenwirkungsgrad, einem verringertem Brennstoffverbrauch, erhöhter Leistung und längerer Lebensdauer führt. Die Kühlleistung des Gebläses kann auf die Bedürfnisse jedes Anwendungszweckes eingerichtet werden, da die Gebläseflügel entsprechend vorbestimmten Temperaturen bis zu und einschlieSlich des Siedepunktes vorgestellt und zurückgenommen werden können. Ober einen großen Bereich der Betriebszeit befindet sich das Gebläse in der Position mit niedriger Flügelsteigung, und daraus ergibt sich eine eindeutige Einsparung von Maschinenleistung. Beispielsweise kann ein Gebläse eines durchschnittlichen kleinen Kraftfahrzeugs bis zu 3 JcH bei Spitzendrehzahiea der Maschine aufnehmen« Obgleich ein kleiner Energiebetrag durch das Gebläse bei niedriger FlügelSteigung aufgenommen wird, ist diese im Durchschnitt wesentlich geringer, als es bei Gebläsen mit fester Flügelstellung der Fall ist.

Das Gebläse erlaubt eine Arbeitsweise, die bei allen Betriebestständen nur durch die Kühlanforderungen des Kühlers gesteuert wird. Daher führt jede Erhöhung der Maschinen-Kühl tei^eratur über denjenigen Ifert hinaus, der sich durch Untersuchungen als die normale Arbeitetemperatur erwiesen hat, zu einer Erhöhung der Flügelsteigung, so daß der Luftstrom eine Senkung dieser Temperatur bewirkt. Auf diese Weise wirkt das Gebläse als eine Art von Temperaturregler und kann eine wirksame Kühlung bis zu einem erforderlichen Auslegungsmaximum hervorrufen, das demjenigen herkömmlicher Gebläse entsprechen kann, die es ersetzt. Dies ist wiederum ein

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eindeutiger Vorteil gegenüber Gebläsen, bei denen sich die FlügelSteigung entsprechend der Maschinendrehzahl verringert und ein derartiger ausgeglichener Kühleffekt nicht über den gesamten Bereich der Betriebszustande der Maschine erzielt werden kann.

Durch geeignete Auswahl der Länge des KunststoffStabes 22 und des Herstellungsmaterials dieses Stabes und durch Änderung der Anzahl und/oder der Position der Gebläse flügel 18 kann innerhalb weiter Grenzen das erfindungs gemäße Gebläse spezielle Anforderungen für bestimmte Fahrzeugtypen erfüllen. Es bestehen keine funktionellen Grenzen im Hinblick auf die Größe des Gebläses, so daß das Gebläse ohne weiteres an Schwerlastfahrzeuge oder andere große Fahrzeuge wie Busse angepaßt werden kann.

Die Schraubenwicklung 28 muß nicht in der dargestellten Form ausgebildet sein, sondern kann auch durch einen Kunststoffstab gebildet werden, der in einem schrau benförmig gewickelten Metallrohr angeordnet ist. Durch geeignete Verbindung des Kunststoffstabes und des Rohres über ihre Länge können Ausdehnungsdifferenzen zwischen dem Metallrohr und dem Kunststoffstab eine Bewegung erzeugen, die zum Drehen der Gebläseflügel ausgenutzt wird.

Wenn der Kunststoffstab in einem schraubenförmig gewikkelten Rohr liegt, sollte das Rohr so bemessen und geformt sein, daß es den Stab mit minimalem Spiel aufnimmt. Die Ausdehnung und/oder Zusammenziehung des Kunststoffstabes kann zum Drehen der Gebläseflügel aus genutzt werden, wenn der Kunststoffstab innerhalb des Rohres angeordnet ist. Die beschriebene Schraubenwicklung 28 ist zylindrisch geformt. Es kommen jedoch andere Formen in Betracht, beispielsweise eine Kegelstumpfform in Schraubenanordnung, sofern eine geeignete Ab- Stützung gewährleistet ist, die einer radialen Ausdehnung der Schraube während der thermischen Ausdehnung des KunststoffStabes widersteht.

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Die Schraubenwicklung kann verankert sein, beispielsweise an einem Punkt in der Mitte oder einem anderen Punkt zwischen seinen Enden, und Ausdehnungen der Schraubenwicklung an beiden Enden können zum Drehen der Gebl&seflügel 1S ausgenutzt werden. Daher kann die Schraubenwicklung mit diametral gegenüberliegenden Enden ausgebildet sein*

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Gewünschtenfalls kann der Kunststoffstab 22 in der Form einer Schraube gegossen bzw. geformt sein.

Die Schraubenwicklung der Betätigungsvorrichtung kann in einer Halterung angeordnet sein, die einen größeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als der Kanststoffstab aufweist» so daß eine radiale Zusammenziehung der Halterung dazu führen würde, daß sich angrenzende Windungen der Schraubenwicklung in bezug aufeinander um die Achse der Schraube herum bewegen* Ebenso könnte die Schraube auf dem äußeren Umfang einer zylindrischen HaI-terung abgestützt sein, die einen größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als der Kunststoffstab aufweist» so daS eine Ausdehnung der Halterung eine relative Bewegung der Windungen der Schraubenwicklung zueinander um die Achse der Schraube hervorrufen würde.

25

3O

Der innere Bereich 12 der Nabe kann aus gepreßtem oder gezogenem Metallblech oder Aluminiumguß oder einer gegossenen Aluminiumlegierung bestehen, Der äußere Bereich 11 der Nabe kann ebenfalls gegossen sein.

Obgleich die erf indungsgeitiäSe Betätigungsvorrichtung insbesondere im Zusammenhang mit einen Gebläse beschrieben worden ist, kann sie andere Anwendungszwecke haben. Beispielsweise kann eine erfindungsgemlße Betätigungsvorrichtung verwendet werden zur Steuerung eines Kühlerverechlusses und damit zur Regelung des Kühleffektes eines vorhandenen Gebläses.

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Claims (18)

1. ■IK Γ/' ! >!· MULLIiH-SlfaUslMEIST^n

   270A696

   Patentansprüche

   Temperaturgesteuerte Betätigungsvorrichtung mit einem langgestreckten, als Schraubenwicklung ausgebildeten Bauteil und einer Schraubenhalterung für dieses Bauteil, dadurch gekennzeichnet , daß die Schraubenhalterung (25) derart in bezug auf die Schraubenwicklung (28) angeordnet ist, daß sie bei relativen thermischen Ausdehnungen und Zusammenziehungen beider eine Radialkraft auf die Schraubenwicklung (28) ausübt und dieser eine Relativbewegung nebeneinanderliegender Schraubenwindungen um die Schraubenachse aufzwingt, und daß das schraubenförmige Bauteil (22) mit einem durch das schraubenförmige Bauteil beweglichen Teil (18) in Eingriff steht, das auf der oder angrenzend an die Schraubenhalterung (25) montiert ist.
2. 2. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Schraubenhalterung (25) derart in bezug auf die Schraubenwicklung

   (28) angeordnet ist, daß thermische radiale Ausdehnungen oder Zusammenziehungen der Schraubenwicklung ver- !.-■idert, eine Ausdehnung oder Zusammenziehung nebenevnanderliegender Windungen der Schraubenwicklung um die Achse (X) der Schraubenwicklung herum jedoch gestattet werden.
3. 3. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 für ein Gebläse mit einer Nabe und Gebläseflügeln mit veränderlicher Flügel Steigung um deren Umfang herum sowie einem langgestreckten, schraubenförmig gewickelten Bauteil innerhalb der Nabe und einer Schraubenhalterung für dieses Bauteil, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenhalterung (25) derart angeordnet ist, daß sie auf die Schraubenwicklung

   (28) bei relativen thermischen Ausdehnungen oder Zusammenziehungen zwischen der Schraubenwicklung und der

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   ORIGINAL INSPECTED

   Ί:ΙΙ Mt.'.-ll-VIULL.LH-SIiltJMEISfrn

   * 27ΠΑ696

   Schraubenhalterung eine Radialkraft ausübt und eine Relativbewegung nebeneinanderllegender Windungen der Schraubenwicklung um die Achse <X) der Schraubenwicklung herum zur Änderung der Gewindesteigung der Gebläsefliigel {18) hervorruft.
4. 4. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenhalterung (25) thermische Ausdehnungen oder ZusammenZiehungen der Schraubenwicklung unterdrückt, deren Ausdehnung oder Zusammenziehung zur Erzeugung einer Relativbewegung nebeneinanderliegender Windungen um die Achse der Schraubenwicklung herum jedoch freigibt.
5. 5. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das langgestreckte Bauteil (22) im wesentlichen als zylindrische Schraubenwicklung {28} gewickelt ist.
6. 6. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß das langgestreckte Bauteil (22) durch eine zylindrische Oberfläche der Schraubenhalterung (25) abgestützt ist.
7. 7. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Schraubenhalterung (25) innerhalb der Nabe {10} beweglich ist und mit den Gebläseflügeln (18) in Eingriff steht, und daß das langgestreckte Bauteil (22) in Verbindung oder in Anschlag mit der Nabe {1O) und der Schraubenhalterung {25) in entfernten Positionen über seine Länge steht und bei thermischen Ausdehnungen oder Zusammenziehungen einer Relativbewegung zwischen der Schraubenhalterung und der Nabe zur Veränderung der FlügeIsteigung der Gebläseflügel hervorruft.

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8. 8. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Schraubenhalterung (25) in bezug auf die Nabe (10) gegen die Kraft wenigstens einer Feder (33) beweglich ist, die zwisehen beiden angeordnet ist.
9. 9. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Feder(n) (33) eine Schraubenfeder ist, die um die Drehachse (X) der Nabe (10) herum gekrümmt ist.
10. 10. Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche

    5 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Nabe (10) aus zwei Teilen zusammengesetzt ist, deren eines einen zylindrischen äußeren Nabenbereich (11) und deren anderes einen zylindrischen inneren Nabenbereich (12) bildet, und daß das langgestreckte Bauteil (22) in einem ringförmigen Zwischenraum zwischen den beiden Nabenbereichen gehalten ist.

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11. 11. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß der äußere Nabenbereich (11) eine Anzahl von im gleichen Abstand liegenden, Gebläseflügel (18) aufnehmenden Aussparungen (17) 5 um den Umfang herum aufweist, die eine entsprechende Anzahl von die Gebläseflügel festlegenden Vorsprüngen (19) an dem inneren Nabenbereich (12) aufnehmen und kreisförmige öffnungen zur drehbarenHalterung der Gebläseflügel (18) bilden.

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12. 12. Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet , daß das langgestreckte Bauteil (22) ein Stab aus flexiblem Kunststoffmaterial ist.

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13. 13. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß das langgestreckte

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    Bauteil (22) einen im wesentlichen quadratischen Querschnitt aufweist.
14. 14. Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Geblaseflügel <1S J aus Kunststoffmaterial besteht und im Querschnitt eine in Tragflügelart gekrümmte und eine weitere im wesentlichen flache Oberflache aufweist«
15. 15« Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 14, dadurch gekenn ze lehnet, daß die Nabe (10) ringförmig ausgebildet ist und Befestigungseinrichtungen {16} um ihren inneren Umfang aufweist, die eine Verbindung lait einer Adapter platte < 15} zur Be festigung der Nabe 3lTi einem Gebläseantrieb eines Kraftfahrzeugs gestatten.
16. %&* Betätigungsvorrichtung nach einem aer Ansprüche 3 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenhalterung derart ausgelegt ist, daß sie radiale thermische Ausdehnungen der Schraubenwickiung {28) einschränkt, jedoch eine Ausdehnung des langgestreckten Bauteils {22) zur relativen Bewegung nebeneinanderllegender Windungen um die Achse <X) der Schraubenwicklung herum gestattet, und daß das Bauteil {22) die Form einer im wesentlichen zylindrischen Schraube aufweist, die durch die zylindrische innere Oberfläche der Schraubenhalterung {25) abgestützt wird.
17. 17. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet , daß das langgestreckte Bauteil {22) ein Arbeitsspiel aufgrund von Zwischenräumen zwischen wenigstens zwei nebeneinanderliegenden Windungen der Schraubenwicklung (28) aufweist.

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18. 18. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 16 und 17, dadurch gekennzeichnet , daß die Schraubenhalterung (25) eine zylindrische äußere Oberfläche aufweist und daß die Nabe (10) mit einem zylindrischen Umfang mit einer Anzahl von nach innen gerichteten Vorsprüngen (23) gerichtet ist, die Lagerflächen (24) bilden, die die zylindrische äußere Oberfläche der Schraubenhalterung (25) gleitend abstützen.

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